波的衍射和干涉

12.4波的衍射和干涉,一、波的衍射,1、波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象2、水波的衍射现象及在波长一定的情况狭缝宽对衍射实验的影响,现象：水波绕过小孔或障碍物继续传播,实验一,实验二、在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响,3/10,5/10,7/10,结论：(1)障碍物较大时对波有影响,较小时对波没有影响,即障碍物比较小时能发生明显衍射.（2）窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象（3）窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；（4）窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象,3、发生明显衍射现象的条件：,4、说明:障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件.一般情况下,波长较大的波容易产生显著的衍射现象.当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不容易观察到.,障碍物或孔的尺寸比波长小,或跟波长相差不多.,一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象.,两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响独立性,二、波的叠加,波叠加原理：,几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇时，每一列波都能够保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传播，彼此之间互不影响，好像没有遇到另一列波一样，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和,二、波的干涉,下图是水波的干涉,由此可知：,这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开,三、波的干涉,1、波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样（如上页图）,2、干涉的解释,如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈.,如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静,把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区振动加强区和振动减弱区是相互隔开的,注意：（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的,3、产生干涉的条件,两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件产生干涉的条件：两列波的频率必须相同,4、一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象,1.下列关于波的衍射的说法正确的是()A.衍射是一切机械波特有的现象B.对同一列波,缝或孔(障碍物)越小,衍射现象越明显C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生衍射是由于声波波长较大,BD,2.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的频率是5HZ,水波在槽中的传播速度为0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d应为()10cm5cmd1cmd1cm,D,3：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是（）,A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距离相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察衍射现象,ABC,4、如图甲所示，实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波（只有半个波长），在同一根弹性绳上分别向左、向右传播，某一时刻两列波的位置如图乙所示。P、Q、S表示弹性绳上的三个质点的平衡位置。下列说法正确的是：A该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置，速度变为零B该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置，但Q的速度最大C该时刻P的速度向上，Q的速度为零，S的速度向下D该时刻P的速度向下，Q的速度为零，S的速度向上,D,5、如同所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2两个狭缝（SS1=SS2，狭缝的尺寸比波长小得多）是回答以下问题（1）若闭上S1，只打开S2会看到什么现象？（2）若S1、s2都打开，会发生什么现象？（3）若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动加强，哪些点振动减弱？,6、如图所示，在同一均匀介质中有S1、S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动步调完全一致，S1与S2之间的距离为4m，若S1、S2振动频率均为5Hz，